一种锂电池壳复合体及表面辊涂工艺的制作方法

1.本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及一种锂电池壳复合体及表面辊涂工艺。


背景技术：

2.车用锂电池是混合动力汽车及电动汽车的动力电池，具有能量密度高、容量大、无记忆性等优点。
3.随着动力电池快充技术的迅速发展，对动力电池中锂电池壳的绝缘、耐压等性能要求更高，而现有技术中的锂电池壳都是在焊接好电芯后再在其外表面包覆一层绝缘膜，采用该种方式对锂电池进行绝缘处理会使得绝缘膜与锂电池壳体之间存在附着不可靠的问题，基于该原因，生产出的锂电池壳的绝缘性、耐压性、耐磨性和耐腐蚀性不是很好。
4.为了解决上述问题，所以本发明公开了一种锂电池壳复合体及表面辊涂工艺。


技术实现要素：

5.为克服现有技术的不足，本发明公开了一种锂电池壳复合体及表面辊涂工艺。
6.为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种锂电池壳复合体，包括锂电池壳和在所述锂电池壳的表面通过辊涂绝缘油墨形成的绝缘层，所述绝缘油墨由水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂组成，其中，所述水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂的重量百分数分别为25～40%、5～10%、3～5%、20～25%、10～30%、5～10%、0.5～1%、2～3%。
7.作为本发明的一种优选方式，所述锂电池壳为圆形锂电池壳。
8.一种锂电池壳表面辊涂工艺，至少包括以下步骤：（1）上料机械手将锂电池壳摆放至上料流水线上，由上料流水线带其移动到侧推机械手臂处；（2）侧推机械手臂侧推锂电池壳侧将其装入转盘载具中；（3）转盘载具带着锂电池壳经过等离子除尘区域，对锂电池壳表面进行清洁除尘；（4）转盘载具带着锂电池壳转到第一道印刷处，第一自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（5）转盘载具带着锂电池壳经过第一烘烤区，对其表面进行第一次表干；（6）转盘载具带着锂电池壳转到第二道印刷处，第二自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（7）转盘载具带着锂电池壳经过第二烘烤区，对其表面进行第二次表干；（8）转盘载具带着锂电池壳转到第三道印刷处，第三自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（9）转盘载具带着锂电池壳经过第三烘烤区，对其表面进行第三次表干；（10）转盘载具带着锂电池壳经过真空取料机械手，由真空取料机械手将锂电池壳
转装到流水线载具上；（11）流水线载具将锂电池壳传送到烤箱中进行加严烘烤；（12）锂电池壳加严烘烤完成后，流水线载具带着锂电池壳从烤箱中出来，下料机械手将锂电池壳取出检验包装。
9.作为本发明的一种优选方式，步骤（4）、（6）、（8）中转印到锂电池壳表面的绝缘油墨厚度均为30-40μm。
10.作为本发明的一种优选方式，步骤（4）、（6）、（8）中转印到锂电池壳表面的绝缘油墨厚度均为35μm。
11.作为本发明的一种优选方式，所述第一烘烤区、第二烘烤区和第三烘烤区对锂电池壳的烘烤温度为350-450℃。
12.作为本发明的一种优选方式，所述第一烘烤区、第二烘烤区和第三烘烤区对锂电池壳的烘烤温度为400℃。
13.作为本发明的一种优选方式，所述烤箱内的烘烤温度为200
°
，锂电池壳要在烤箱中烘烤30分钟。
14.作为本发明的一种优选方式，在所述第一自动滚涂机、第二自动滚涂机和第三自动滚涂机的滚轮接触到锂电池壳时，锂电池壳可于转盘载具中进行自转。
15.本发明实现以下有益效果：本发明采用辊涂的方式将绝缘油墨辊涂在锂电池壳体表面从而形成绝缘层，相较于现有技术中在锂电池壳表面直接包覆绝缘膜，附着力较好，绝缘性、耐压性、耐磨性和耐腐蚀性大大提高，能够满足长期在高温高湿环境下工作，另外还降低了企业的材料投入，具有很高的使用价值。
16.至于本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
18.图1为本发明公开的锂电池壳结构示意图；图2为本发明公开的表面辊涂工艺所用设备示意图。
19.图中：10、上料流水线；20、等离子除尘区域；30、第一自动滚涂机；40、第一烘烤区；50、第二自动滚涂机；60、第二烘烤区；70、第三自动滚涂机；80、第三烘烤区；90、真空取料机械手；100、流水线载具；110、烤箱；120、转盘载具；130、锂电池壳；140、绝缘层。
实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.参考图1所示，一种锂电池壳复合体，包括锂电池壳130和在所述锂电池壳130的表面通过辊涂绝缘油墨形成的绝缘层140，绝缘油墨由水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇
醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂组成，其中，水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂的重量百分数分别为25～40%、5～10%、3～5%、20～25%、10～30%、5～10%、0.5～1%、2～3%。
22.基于以上各组分，下面作出物性说明：水性聚氨酯树脂由科思创聚合物（中国）有限公司提供，其牌号为zc6074，其化学物质登录号为51852-81-4，主要功能是无污染、安全可靠、机械性能优良、相容性好、易于改性等，在超过40%时，制成的绝缘油墨容易开裂；水性丙烯酸树脂由科思创聚合物（中国）有限公司提供，其牌号为zc6058，其化学物质登录号为25767-39-9，主要功能是耐化学性，在低于5%时，制成的绝缘油墨会出现电解液测试表面黑点，醇醚类溶剂可在市面直接获得（山东艾特新材料有限公司可提高），其化学物质登录号为111-96-6，主要功能是使得绝缘油墨具有很好的流动性，在低于3%时，制成的绝缘油墨会出现针孔、橘皮、刷痕、鱼眼、缩孔等；水可在市面上直接获得，主要目的是用于稀释绝缘油墨，在高于25%时，制成的绝缘油墨会出现油墨太稀导致印刷效果不均匀；填充料由美国杜邦公司提供，其采用的是牌号为3068的滑石粉；主要功能是改善颜料，在高于30%时，制成的绝缘油墨会出现起皮、龟裂；颜料由颜钛提供，其化学物质登录号为81-77-6，主要功能是颜色属性；分散剂由上海颜钛实业有限公司提供，其化学物质登录号为36290-04-7，主要功能是增加颜色饱和度和遮盖力低于或高于会出现色差；流平剂由科思创聚合物（中国）有限公司提供，其化学物质登录号为67762-85-0，主要功能是降低表面张力，在高于30%时，制成的绝缘油墨会出现气泡。
23.在其中一种制备方法中，按照重量分数比，将33%的水性聚氨酯树脂、7%的水性丙烯酸树脂、3.5%的醇醚类溶剂、22.3%的水、24%的填充料、7%的颜料、0.7%的分散剂和2.5%的流平剂搅拌混合后得到性能较优的绝缘油墨。
24.根据设计要求，参考图1所示，锂电池壳130为圆形锂电池壳130，在锂电池壳130为其它形状时，也可在其外面涂布绝缘油墨，至于其表面的辊涂工艺也与本技术的表面辊涂工艺相同。
25.为了保证将绝缘油墨自动辊涂在锂电池壳130上，参考图2所示，本技术提供了一种锂电池壳130表面辊涂工艺，至少包括以下步骤：（1）上料机械手（图中未示出）将锂电池壳130摆放至上料流水线10上，由上料流水线10带其移动到侧推机械手臂（图中未示出）处；（2）侧推机械手臂侧推锂电池壳130侧将其装入转盘载具120载具中；（3）转盘载具120带着锂电池壳130经过等离子除尘区域20，对锂电池壳130表面进行清洁除尘；（4）转盘载具120带着锂电池壳130转到第一道印刷处，第一自动滚涂机30的滚轮与锂电池壳130接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳130表面；此次转印到锂电池壳130表面的绝缘油墨厚度均30-40μm；（5）转盘载具120带着锂电池壳130经过第一烘烤区40，对其表面进行第一次表干；该烘烤区域烘烤温度为350-450℃；（6）转盘载具120带着锂电池壳130转到第二道印刷处，第二自动滚涂机50的滚轮与锂电池壳130接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳130表面；此次转印到锂电池壳130表面的绝缘油墨厚度均为30-40μm；
（7）转盘载具120带着锂电池壳130经过第二烘烤区60，对其表面进行第二次表干；该烘烤区域烘烤温度为350-450℃；（8）转盘载具120带着锂电池壳130转到第三道印刷处，第三自动滚涂机70的滚轮与锂电池壳130接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳130表面；此次转印到锂电池壳130表面的绝缘油墨厚度均为30-40μm；（9）转盘载具120带着锂电池壳130经过第三烘烤区80，对其表面进行第三次表干；该烘烤区域烘烤温度为350-450℃；（10）转盘载具120带着锂电池壳130经过真空取料机械手90，由真空取料机械手90将锂电池壳130转装到流水线载具100上；（11）流水线载具100将锂电池壳130传送到烤箱110中进行加严烘烤；烤箱110内的烘烤温度为200
°
，锂电池壳130要在烤箱110中烘烤30分钟；（12）锂电池壳加严烘烤完成后，流水线载具带着锂电池壳从烤箱中出来130，下料机械手（图中未示出）将锂电池壳130取出检验包装。
26.作为其中一个优选实施例，步骤（4）、（6）、（8）中转印到锂电池壳130表面的绝缘油墨厚度均为35μm，在反复测试中表明，第一次、第二次和第三次转印到锂电池表面的绝缘油墨厚度为35μm最佳。
27.作为其中一个优选实施例，第一烘烤区40、第二烘烤区60和第三烘烤区80对锂电池壳的烘烤温度为400℃，在反复测试中表明，第一烘烤区40、第二烘烤区60和第三烘烤区80采用400℃进行烘烤最佳。
28.在具体使用时，在第一自动滚涂机30、第二自动滚涂机50和第三自动滚涂机70的滚轮接触到锂电池壳130时，锂电池壳130可于转盘载具120中进行自转，在锂电池壳130转动过程中，第一自动滚涂机30、第二自动滚涂机50或者第三自动滚涂机70的滚轮对锂电池壳130的周身进行绝缘油墨转印。
29.按照以上的技术方案进行实施，对锂电池壳表面辊涂后形成的绝缘层进行性能测试后的结果如下：1.通过厚膜仪对锂电池壳130的绝缘层140进行厚度检测，膜厚公差在30μm；2.通过圆棒对锂电池壳130的绝缘层140进行柔韧性检测，绝缘层140从锂电池壳130上剥离后反复折弯180
°
，无裂纹出现；3.通过酒精灯对锂电池壳130的绝缘层140进行阻燃性检测，满足阻燃ul-94v0；4.测试人员未发现锂电池壳130的绝缘层140有敏感气味；5.通过拉力机对锂电池壳130的绝缘层140进行附着力检测，未发现脱落的情况；6.通过电阻仪对锂电池壳130的绝缘层140进行电阻测试，绝缘耐压≥5000v dc，60s漏电流＜0.1ma；7.通过热风枪对锂电池壳130的绝缘层140进行焊接检测，在热风机通过700℃直吹下，焊接温度在700℃以内；8.对锂电池壳130的绝缘层140通过磷酸铁锂电解液进行耐腐蚀性检测，在1000ppm磷酸铁锂电解液覆盖漆面，在高温55℃的环境下停留48h，未发现有脱层、起泡等腐蚀的情况；9.通过硬度机对锂电池壳130的绝缘层140进行硬度检测，用硬度2h以上的铅笔削
出3mm铅芯，倾斜45
°
并以3mm每秒的速度推进，未发现有变形的情况；10.对锂电池壳130的绝缘层140进行清洗测试，在水刀冲洗时，未发现破损；11.通过温度冲击实验箱对锂电池壳130的绝缘层140进行高低温测试，在-140℃
±
2℃的低温下保持1h，在1min内将温度切换到80
±
2℃的高温环境下保持1h，通过24个循环后，绝缘层保持原样；12.对锂电池壳130的绝缘层140进行水煮测试，在将其放入到100℃的热水中2h，无气泡，无脱落；13.对锂电池壳130的绝缘层140进行耐酸稳定性测试，在将其放入5%的乙酸溶液中并在20℃环境下浸泡48h，无脱落；14.对锂电池壳130的绝缘层140进行耐碱稳定性测试，在将其放入5%的氢氧化钠溶液中并在20℃环境下浸泡48h，无脱落；15.通过耐磨测试仪对锂电池壳130的绝缘层140进行耐磨性测试，向纸带施加175g的负载并带动纸带在样本表面摩擦200个循环，油漆不透底。
30.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种锂电池壳复合体，其特征在于，包括锂电池壳和在所述锂电池壳的表面通过辊涂绝缘油墨形成的绝缘层，所述绝缘油墨由水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂组成，其中，所述水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂的重量百分数分别为25～40%、5～10%、3～5%、20～25%、10～30%、5～10%、0.5～1%、2～3%。2.根据权利要求1所述的一种锂电池壳复合体，其特征在于，所述锂电池壳为圆形锂电池壳。3.根据权利要求1-2任意一项所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，至少包括以下步骤：（1）上料机械手将锂电池壳摆放至上料流水线上，由上料流水线带其移动到侧推机械手臂处；（2）侧推机械手臂侧推锂电池壳侧将其装入转盘载具中；（3）转盘载具带着锂电池壳经过等离子除尘区域，对锂电池壳表面进行清洁除尘；（4）转盘载具带着锂电池壳转到第一道印刷处，第一自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（5）转盘载具带着锂电池壳经过第一烘烤区，对其表面进行第一次表干；（6）转盘载具带着锂电池壳转到第二道印刷处，第二自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（7）转盘载具带着锂电池壳经过第二烘烤区，对其表面进行第二次表干；（8）转盘载具带着锂电池壳转到第三道印刷处，第三自动滚涂机的滚轮与锂电池壳接触时将绝缘油墨转印到锂电池壳表面；（9）转盘载具带着锂电池壳经过第三烘烤区，对其表面进行第三次表干；（10）转盘载具带着锂电池壳经过真空取料机械手，由真空取料机械手将锂电池壳转装到流水线载具上；（11）流水线载具将锂电池壳传送到烤箱中进行加严烘烤；（12）锂电池壳加严烘烤完成后，流水线载具带着锂电池壳从烤箱中出来，下料机械手将锂电池壳取出检验包装。4.根据权利要求3所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，步骤（4）、（6）、（8）中转印到锂电池壳表面的绝缘油墨厚度均为30-40μm。5.根据权利要求4所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，步骤（4）、（6）、（8）中转印到锂电池壳表面的绝缘油墨厚度均为35μm。6.根据权利要求3所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，所述第一烘烤区、第二烘烤区和第三烘烤区对锂电池壳的烘烤温度为350-450℃。7.根据权利要求6所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，所述第一烘烤区、第二烘烤区和第三烘烤区对锂电池壳的烘烤温度为400℃。8.根据权利要求3所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，所述烤箱内的烘烤温度为200℃，锂电池壳要在烤箱中烘烤30分钟。9.根据权利要求3所述的锂电池壳表面辊涂工艺，其特征在于，在所述第一自动滚涂机、第二自动滚涂机和第三自动滚涂机的滚轮接触到锂电池壳时，锂电池壳可于转盘载具
中进行自转。

技术总结
为了解决现有技术中绝缘膜与锂电池壳体之间附着不可靠的问题，本发明公开了一种锂电池壳复合体及表面辊涂工艺，包括锂电池壳和在锂电池壳的表面通过辊涂绝缘油墨形成的绝缘层，绝缘油墨由水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂组成，其中，水性聚氨酯树脂、水性丙烯酸树脂、醇醚类溶剂、水、填充料、颜料、分散剂和流平剂的重量百分数分别为25～40%、5～10%、3～5%、20～25%、10～30%、5～10%、0.5～1%、2～3%。本发明采用辊涂的方式将绝缘油墨辊涂在锂电池壳体表面从而形成绝缘层，相较于现有技术中在锂电池壳表面直接包覆绝缘膜，附着力较好，降低了材料的使用成本。了材料的使用成本。了材料的使用成本。


技术研发人员：孙炳贵
受保护的技术使用者：康信达科技（苏州）有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/9/7